Valuma-alueen ja vesistön välisen vuorovaikutuksen arviointi

Abstract

Tässä tutkimuksessa selvitettiin, miten hyvin matemaattisella mallinnuksella voidaan arvioida maatalousvaltaisten valuma-alueiden ravinnekuormituksen vaikutusta vastaanottavan vesistön tilaan. Valuma-alueelta tulevaa kuormitusta arvioitiin SWAT-mallilla ja vesistön tilan muutoksia PROTECH-mallilla. Paikkaan sidotut tulokset esitettiin internet-pohjaisella karttapalvelulla. Tutkimuksen yhteydessä kerättiin runsaasti veden laatuun liittyvää mittaustietoa mallinnuksen tueksi ja mallitulosten vertailuaineistoksi. Molempia malleja tarkasteltiin Forssan ja Tammelan välisellä Kaukjärvellä ja SWAT-mallia lisäksi Lempäälän Mäyhäjärvellä ja Jokioisten Rehtijärvellä. SWAT-mallin todettiin soveltuvan nykyisessä muodossaan ainakin fosforikuormituksen tason arviointiin. Valumavesien virtaus sen sijaan painottui virheellisesti vuodenaikoihin nähden, mikä aiheutti vaikeuksia järvimallinnuksessa. Tarkempia laskelmia varten olisi syytä sovittaa mallin yhtälöitä Suomen oloihin paremmin sopiviksi. Maa-analyyseillä ja astiakokeilla selvitettiin järvi- ja laskeutusallassedimenttien käyttökelpoisuutta viljelyssä. Näytteitä kerättiin 18 eri järvestä tai laskeutusaltaasta. Useimpien kasviravinteiden pitoisuuksissa havaittiin suuria vaihteluita. Fosforipitoisuudet olivat yhtä näytettä lukuun ottamatta peltojen keskimääräistä pitoisuutta alhaisempia, minkä vuoksi ruoppausmassojen peltolevitystä kannattaisi harkita niillä tiloilla, joilla peltojen fosforilukemat ovat nousseet tarpeettoman korkealle.

In this project, we evaluated suitability of two models in estimating the effects of nutrient loads from agriculture-dominated watersheds on lake-water quality. Nutrient load was modelled with the SWAT model and changes in water quality were modelled with the PROTECH model. Spatial results were presented with an IMS (Internet Map Server) application. Large amount of water quality data was collected to support the modelling work and to provide reference for the modelling results. Both the watershed and lake-model were studied in two lakes, Lake Kaukjärvi, which is located between Forssa and Tammela, and Lake Mäyhäjärvi, which is located in Lempäälä. According to the modelling results, SWAT is suitable for estimation of phosphorus load level from a watershed. However, runoff was distributed incorrectly in respect to seasons, which caused problems in modelling lake-water quality. If more specific results are needed, the model equations and coefficients should be adapted for Finnish conditions. The usability of lake and sedimentation pond sediments were investigated with soil analyses and pot experiments. Samples were collected from 18 lakes or sedimentation ponds. Nutrient concentrations varied remarkably. Phosphorus concentrations in sediments proved to be lower than in Finnish fields and, thus, addition of the sediments to fields gives an excellent opportunity to decrease the high phosphorus load from agricultural areas.